水利工程論文-隴眼電站壩址區(qū)巖溶發(fā)育特點及勘探方法初探.doc

水利工程論文-隴眼電站壩址區(qū)巖溶發(fā)育特點及勘探方法初探摘要：通過廣西大化縣隴眼電站壩址區(qū)地質鉆探成果，分析該地區(qū)巖溶發(fā)育特點，并參照類似工程的經驗，探討巖溶地區(qū)地質勘探應采用何種手段提高勘察精度。關鍵詞：隴眼電站巖溶地質測繪鉆探高密度電法聯(lián)合剖面法1工程概況隴眼電站位于大化縣貢川鄉(xiāng)隴眼村附近的平治河下游河段，距大化縣城約32km，從大化縣城至貢川鄉(xiāng)為三級公路，貢川鄉(xiāng)至隴眼村為簡易公路，該電站利用原有水輪泵站壩址，改建為低水頭徑流式發(fā)電廠。壩址控制集雨面積1306km2，中心坐標東經10742，北緯2343?？h電網供電線路距壩址最近為3.0km。平治河為紅水河一級支流，發(fā)源于平果縣的海城、同老鄉(xiāng)一帶，西東流向。流域面積1306km2，河流長63km，干流坡降2，多年平均徑流量24.2m3/s，大化縣境內河長僅4km。平治河在工程區(qū)呈明流和伏流交替出現狀態(tài)。壩址上游1.2km，河水從多個巖溶通道匯流入壩區(qū)上隴眼村前，壩址下游650m水流又穿入地下溶洞，并于下游2.3km匯入紅水河，匯合洞口距大化電廠壩址右岸上游30km。隴眼電站壩址上游來水洪水期受巖溶通道過流限制，正常過流不受影響。下游與紅水河連通的排泄通道，經調查和勘察，尚未發(fā)現有滯洪的跡象。大化縣隴眼電站主要建筑物由大壩及河床式廠房組成，設計壩型為砼重力壩，長50m，堰頂高程173.4m，最大壩高21m，水庫回水高程177.4m，總庫容約89萬m3，擬裝機容量為3630kW。壩址河段走向為北東向，較平直，河水從南西流向北東，河床比降約6，最低高程164.03m，左右兩岸山頭高程分別為532.5m及343.8m，與河床相對高差為368m及180m，河床兩岸岸坡平均坡度為左岸35右岸40。河谷斷面呈“U”字型，壩址兩岸及其下游河床基巖出露，壩址河中及右岸為第四系沖積層覆蓋，上部為粉質粘土，下部為砂卵礫石，最大覆蓋厚度可達10m。壩址地層為石炭系下統(tǒng)巖關階（C1y），上部為灰深灰色薄層夾中厚層狀灰?guī)r，微晶隱晶結構，含少量燧石結核，巖石脆硬。下部為灰深灰色薄層夾中厚層狀灰?guī)r，含硅質結核，微晶粉晶結構，局部見生物碎屑及砂碎屑結構，塊狀構造。巖石主要由方解石、石英組成，局部含有生物碎屑和凝塊，該層主要分布在河床附近，層面附近含少量泥質，硅質呈結核狀、條帶狀及薄層狀展布，河床壩基一帶局部地層硅質含量可達35%，其巖石性質表現為顏色加深、脆硬、鉆進困難，該層主要分布在河床附近。樞紐建筑物主要座落在巖關階下部地層之上。2地質構造及巖溶發(fā)育情況2.1區(qū)域地質構造測區(qū)位于廣西“山”字型構造前弧西翼的西側，南嶺緯向構造帶之西段。據有關資料測區(qū)在地質歷史發(fā)展過程中經歷了晚古生代的東吳運動、中生代的印支與燕山運動、新生代的喜山運動。測區(qū)大地構造位于印支、燕山運動形成的北西向構造帶榜圩背斜北東翼。榜圩背斜長約50km，寬15km，軸向大致320，背斜軸部寬闊，巖層產狀平緩，兩翼較陡，并伴有次級褶皺，背斜軸部地層為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d），兩翼依次為泥盆系上統(tǒng)融縣組（D3r），石炭系下統(tǒng)巖關組（C1y）、大塘階（C1d），中統(tǒng)大埔組（C2d）、黃龍組（C2h）、二疊系下統(tǒng)棲霞階（P2q）及茅口階（P2m）。區(qū)內發(fā)育的區(qū)域性大斷裂為歪光局項斷裂F1，該斷裂長為35km，寬4050m，切穿地層為D3rC1d，斷裂面總體走向320，中部略向西南凸出，傾向NE，傾角3575，常顯舒緩波狀。斷裂帶由方解石化壓碎巖、角礫巖、糜棱巖和方解石脈組成，為壓性兼扭性斷裂。2.2壩區(qū)地質構造及巖溶發(fā)育情況壩址巖層一般走向為280290，傾向上游偏右岸，傾角一般為815，巖層走向與壩軸線夾角3747。受北西向區(qū)域斷裂構造的影響，局部巖層產狀異常，并伴生北西向及近東西向節(jié)理裂隙的發(fā)育，以走向350及走向305兩組裂隙最為發(fā)育，壩線兩岸巖體裂隙頻率一般為4條/m，裂隙面均見有方解石充填。壩區(qū)地層屬碳酸鹽巖類，巖溶作用以水平方向為主，溶洞多呈層狀發(fā)育，壩址巖層中夾薄層中厚層狀硅質灰?guī)r，灰?guī)r純度較低，溶蝕作用相對較弱，壩區(qū)內巖溶現象主要為溶蝕裂隙及溶溝溶槽，未發(fā)現大的巖溶管道存在。規(guī)模較大的溶溝發(fā)育在壩線右岸一帶，深度在5m左右。壩區(qū)地質鉆探結果表明，壩軸線內巖溶不甚發(fā)育，僅在壩軸線河中鉆孔ZK02、ZK03及壩線下游鉆孔ZK10鉆孔鉆遇溶洞，高程在157.6160.9m，溶洞高0.20.6m，與上下游水體有一定連通性，ZK02鉆孔在鉆遇溶洞時，鉆孔內回水從下游左岸壩腳不遠處排出，ZK03鉆孔在鉆遇溶洞時，孔內回水即產生負壓，漏水量較大，ZK10鉆孔在鉆遇溶洞時，孔口即出現冒水，冒水量3L/s左右，具有承壓性質。高程在157m以下的基巖節(jié)理裂隙一般為方解石及泥質充填，吸水率一般為2.112.7Lu。壩址地下水主要為巖溶裂隙水類型，存在于基巖淺部風化節(jié)理裂隙及溶蝕裂隙中。含水層具承壓現象，且呈層狀、片流形式分布，發(fā)育深度在13m以內，最大管道高度0.6m，規(guī)模不大，具有在水平方向較發(fā)育之特征，因此存在小規(guī)模的繞壩基管道式漏水。3勘探方法探討隴眼水電站下伏基巖為石灰?guī)r夾硅質巖，壩軸線一帶巖層表現為上軟下硬，近地表部分灰質較純，硬度較低，溶隙相對較為發(fā)育，下部基巖硅質含量相對較高，硬度較大，節(jié)理裂隙已被充填膠結，其強度能滿足設計要求。在這里主要的工程地質問題是，受區(qū)域性大斷裂的影響，壩址區(qū)基巖裂隙較為發(fā)育，也將伴隨著巖溶的發(fā)育，加上壩區(qū)處于斷層影響帶，右岸隴眼村一帶洼地中常見有落水洞、溶洞及漏斗等微地貌發(fā)育。所以，查清壩址區(qū)巖溶發(fā)育，即溶洞溶隙的空間展布及其管道連通情況等成為此次勘探的主要內容。由于隴眼電站為低壩，勘探經費有限制，勘探孔不能布得過密，這樣就給地質勘探帶來一定的難度。因此，選擇一種經濟有效的的勘探方法是十分必要的，下面就隴眼電站地質勘探方法的選擇作簡單探討。3.1地質測繪及水文地質調查工程測區(qū)為石灰?guī)r地區(qū)，地表巖溶發(fā)育，通過地質測繪及水文地質調查，近壩庫區(qū)水文地質條件復雜。地下河、落水洞、巖溶泉眼、地下水均受巖性、地質構造、巖溶地貌的制約，并具備各向異性的水文地質特點。甘皮至東巖和刁燈至隴眼上地下河均沿北西向F1斷層發(fā)育；斷層的西盤分布有很多的落水洞、伏流出口及漏斗，地下水流向均受北西向F1斷層的制約；其說明F1、F2壓性斷層具有隔水或阻水的作用。3.2金剛石鉆具鉆探隴眼電站壩址區(qū)基巖呈軟硬相間，硅質含量大的灰?guī)r其硬度變化明顯，開始時沒有采用金剛石鉆具，鉆探巖芯獲得率很低，有的根本取不上巖芯，采用金剛石鉆具后，巖芯獲得率高，巖芯一般呈柱狀。經分析，開始鉆探時取不上巖芯主要由于機械破碎造成，因此，在軟硬相間地層中應采用金剛石鉆具鉆探以提高巖芯獲得率。3.3物探勘察物探是用物理方法來勘探地下巖層的分布特征的一種手段，是水利水電工程地質勘察的重要方法之一，若能充分發(fā)揮工程物探的作用，可加快勘測速度，提高勘測質量，節(jié)約勘測成本。它是根據地下巖層在物理性質上的差異，借助一定的裝置和專門的物探儀器測量其物理場的分布狀況，結合有關地質資料推斷出地下一定深度范圍內地質體的分布規(guī)律，為解決有關地質問題提供重要依據。高密度電法是集電剖面和電測深為一體，采用高密度布點，進行二維地電斷面測量的一種電阻率法勘查技術，它通過一定的裝置自動采集數據，經計算機處理后繪制出地電斷面圖，為推斷地質剖面提供依據。聯(lián)合剖面法是由兩組三極裝置聯(lián)合進行探測的一種視電阻率測量方法，具有分辨能力高，異常明顯的優(yōu)點。是追索構造破碎帶、地下暗河的一種主要手段。根據勘察要求，在擬建電站壩址東面、東南面和南面采用高密度電法和聯(lián)合剖面法作為勘察手段，以了解該地的巖溶裂隙發(fā)育狀況。高密度電法點距2米，采用對稱四極裝置作連續(xù)斷面掃描測量；聯(lián)合剖面法點距5米，供電極距采用65米和50米兩種，測量極距10米。巖溶發(fā)育主要判斷依據為：首先將聯(lián)合剖面法視電阻率s曲線的低阻正交點和同步低阻點初步判斷為反映巖溶發(fā)育的異常點，然后采用高密度電法在這些具有異常的剖面上作連續(xù)斷面掃描測量，并在異常區(qū)加密測線測量，以追索異常的走向及展布規(guī)模。物探勘察結果：隴眼地下河的分水嶺與地表分水嶺基本一致，與壩址東面和南面的地下水相連的可能性不大。推測1號季節(jié)泉為測區(qū)南西面地下水順層徑流排出而形成，與隴眼地下暗河及平治河隴眼電站壩址上游存在水力聯(lián)系的可能性較小。壩址東面和南面各有一條巖溶發(fā)育破碎帶，該巖溶帶發(fā)育較淺，規(guī)模小。物探勘察測線所經過的地段顯示的巖溶發(fā)育多以順層為主，垂直層發(fā)育較淺，且規(guī)模小，沒有發(fā)現地下河存在的曲線異常。4結語隴眼電站受區(qū)域斷層的影響，裂隙及巖溶較為發(fā)育，且地下的地質情況多變，從地形地貌難以對其巖溶在各個方向發(fā)育特征作出推斷，采用多種手段進行勘探，鉆探揭示了壩址區(qū)勘探深度范圍內巖溶垂向的發(fā)育情況，物探又基本摸清了壩址區(qū)及近壩庫區(qū)巖溶水平向的展布規(guī)律，因此，我們對該區(qū)的巖溶發(fā)育形態(tài)及特點有了較全面的了解。通過隴眼電站的地質勘察，筆者深刻地認識到：在巖溶地區(qū)進行小水電站勘察時，首先，要從地質測繪和水文地質調查著手，分析其地質構造特點及其巖溶發(fā)育情況，推測其存在的主要工程地質問題，然后選擇適